فروش انواع ترانسمیترهای دما از برندهای روزمونت، یوکوگاوا، زیمنس، اندرس هاوزر، Abb و… با سنسورهای Pt100 و … جهت خرید و دریافت اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
ترانسمیتر دما دستگاهی است که سیگنال تولید شده توسط سنسور دما را به یک سیگنال ابزار دقیق تبدیل می‌کند، نشان‌دهنده‌ی دمای متغیر فرآیند است و این کمیت را به کمک دستگاه اندازه‌گیری و کنترل می‌کند. رایج‌ترین سیگنال خروجی این ترانسمیترها 4 تا 20 میلی‌آمپر است. سیگنال از ترانسمیتر دما به یک کنترل‌کننده ارسال می‌شود که مشخص می‌کند برای ادامه فرآیند چه اقدامی لازم است و یک سیگنال خروجی مناسب تولید می‌کند. کنترل کننده‌ها امروز در فرآیند PLC یا DCS هستند. همچنین منبع گرمایش یا خنک‌کننده نیز تاثیر مستقیمی بر فرآیند می‌گذارد که توسط کنترل کننده هدایت می‌شود. به همین دلیل تمپرچر ترانسمیتر، جایگزین هوشمند و مناسبی در عوض انواع ترمومترهای ساده و معمولی شد.
مانند هر دستگاه الکترونیکی دیگری، یک ترانسمیتر دما برای کار کردن احتیاج به منبع تغذیه دارد که منبع تغذیه می‌تواند AC یا DC باشد. اکثرا ترانسمیترهای دما از نوع دو سیمه هستند. این دو سیم، برق ترانسمیتر را تامین می‌کنند و همچنین خطوط سیگنال هستند. البته ترانسمیترهای سه سیم و چهار سیم هم وجود دارند، یک فرستنده 4 سیم دارای دو سیم برای منبع تغذیه و دو سیم متصل به PLC است (در ادامه مطلب به توضیح بیشتری در این مورد پرداخته‌ایم).
در سنسور دما که غالبا از نوع آشکارسازهای دمای مقاومتی هستند؛ سنسور دمای فیزیکی را حس کرده، اندازه‌گیری می‌کند و آن را به واحدهای قابل اندازه‌گیری جریان از جمله ولتاژ یا مقاومت تبدیل می‌کند. اما در مقابل ترانسمیتر دما دستگاهی است که به یک حسگر متصل است و برای تبدیل دمای اندازه‌گیری شده به سیگنال به منظور قرائت، ثبت و کنترل آن کمیت استفاده می‌شود. با اینکه این دو دستگاه با هم متفاوت هستند ولی مکمل هم هستند و بسته به موارد صنعتی که از آنها استفاده می‌شود، کاربرد خود را نشان می‌دهند.
همانطور که می‌دانید هدف از تعبیه کردن ترانسمیتر در داخل محفظه، تقویت و فیلتر کردن سیگنال از سنسور دما است. اساس کار این عمل برحسب نوع سنسور اندازه‌گیرنده دما متفاوت است. به عنوان مثال، هنگام استفاده از RTD از پل وتسون برای ایجاد ولتاژ در انتهای آن استفاده می‌شود. این سیگنال سپس برای تولید یک سیگنال 4 تا 20 میلی‌آمپر تقویت می‌شود.
هنگامی که دما در نقطه تنظیم پایین باشد، قطعات الکترونیکی داخل ترانسمیتر ۴ میلی‌آمپر از منبع تغذیه و زمانی که سنسور در نقطه تنظیم دمای بالا باشد، ۲۰ میلی‌آمپر را ارسال می‌کند. به عنوان مثال، اگر محدوده دمای سنسور شما ۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد باشد، سیگنال ۴ میلی آمپر با ۰ درجه سانتی‌گراد مطابقت دارد. به همین ترتیب، ۲۰ میلی‌آمپر نشان دهنده ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است. استفاده از ۴ میلی آمپر به عنوان مرجع کم، باعث می شود تا متوجه شوید که سیستم شما دچار مشکل شده‌است. همانطور که گفته شد، فرستنده‌ها برای ورودی‌ها و خروجی‌های متعددی طراحی شده‌اند.
تمپرچر ترانسمیتر یا ترانسمیترهای دما به صورت کلی در دو حالت طبقه‌بندی می‌شوند؛ یکی از این حالت‌ها تقسیم‌بندی برحسب نوع سیگنالی که تولید می‌کنند یا همان سنسور اندازه‌گیرنده و حالت دیگر طبقه‌بندی براساس ساز و کار و نحوه اتصال است. هر کدام از این دو دسته زیرمجموعه‌هایی دارند که در ادامه به توضیح آنها می‌پردازیم.
در تقسیم‌بندی ترانسمیترها معمولا چند فاکتور برای دسته‌بندی مدنظر قرار می‌گیرد؛ آنها عبارتند از شکل ظاهری، محدوده و رنج قابل سنجش و نوع حسگر یا سنسور داخلی. استفاده از مدل‌های مختلف حسگر می‌تواند تفاوت‌های چشمگیری در راندمان، زمان پاسخدهی و همچنین محدوده رنج ایجاد کند. در ادامه به معرفی دو نوع از پرتکرارترین این سنسورها در صنعت ساخت ترانسمیتر دما می‌پردازیم.
1- سنسور مقاومتی دما یا RTD:
از آنجایی که با افزایش یا کاهش دما مقاومت الکتریکی تغییر می‌کند، می‌توان با کمک مدارهای الکترونیکی مثل پل وتسون میزان تغییرات دما را اندازه‌گیری کرد. به این نوع از سنسورها که از پل وتسون استفاده می‌کنند (Resistive Temperature Devices) یا RTD می‌گویند. وظیفه پل وتسون تبدیل تغییرات مقاومت به ولتاژ است. برای اینکه مقدار مقاومت را بیشتر کنند، ( چون ذاتا مقاومت فلزات کم است) فلز را به صورت سیم‌پیچ در می‌آورند تا با افزایش طول فلز مقدار بیشتری از مقاومت بدست آید. این سیم‌پیچ را در یک محفظه استوانه‌ای قرار می‌دهند تا به‌طور مستقیم با سیالات خورنده در تماس نباشد. جنس این محفظه نیز معمولا از فولاد ضد زنگ است.
برای انتخاب نوع فلز معمولا از پلاتین خالص به دلیل تغییر مقاومت خطی آن که در دمای صفر درجه مقاومت 100 اهم از خود نشان می‌دهد، استفاده می‌کنند. به همین دلیل به این مدل از سنسورهای RTD، سنسور PT100 نیز می‌گویند. در موارد مقرون به صرفه‌تر و زمانی که احتیاج به دقت بسیار بالا نباشد، فلز نیکل جایگزین پلاتین می‌شود.
سنسورهای RTD شامل سه مدل دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه هستند.
الف) دو سیم: این مدل ساده‌ترین نوع سنسور PT100 است که یک سیم سربی مستقیما به دستگاه وصل می‌شود. این نوع برای اندازه‌گیری در فواصل کوتاه و در مواردی که دقت بالایی نیاز نیست استفاده می‌شوند.
ب) سه سیم: سنسور سه سیم از رایج‌ترین نوع پیکربندی در صنعت است. در این پیکربندی، یک سیم سرب اضافی در یک طرف عنصر RTD اضافه می‌شود. بنابراین می‌توانیم دو سیم سرب در یک طرف المنت و یک سیم سرب در طرف دیگر اضافه کنیم. از این سنسور برای ترانسمیترهای دفنی (ترانسمیتر دما فیلد مونت) استفاده می‌شود.
پ) چهار سیم: حسگر چهار سیم پیچیده‌ترین و گران‌ترین پیکربندی در بین هر سه مدل است اما نتیجه دقیقی ارائه می‌دهد. (برای کالیبراسیون تمام مدل‌های RTD همیشه از نوع چهار سیم استفاده می‌شود).
تفاوت بین سنسور دما RTD و PT100 چیست؟
همانطور که در قسمت بالا گفتیم، سنسورهای PT100 یکی از انواع RTDها بوده که از همه نیز پرکاربردتر هستند و دلیل این نامگذاری استفاده از پلاتین و همچنین مقاومت 100 اهم آن می‌باشد، که در بازار به نام سنسور دما PT100 معروف است.
2- ترموکوپل (thermocouple):
ترموکوپل‌ها نیز از رقیبان سرسخت RTD ها هستند و گاها در بسیاری از موارد مثل سرعت پاسخگویی یا هزینه کمتر، عملکرد بهتری به نسبت RTDها از خود نشان داده‌اند. ترموکوپل از دو سیم فلزی که از جنس‌های متفاوتی هستند تشکیل شده است؛ این دو سیم به هم در یک نقطه متصل شده‌اند. زمانی که نقطه اتصال این دو فلز در معرض گرما قرار بگیرد، جریان پیوسته‌ای در مدار ترموالکتریک جریان می‌یابد. با ایجاد یک ولتاژ الکتریکی در دو سر مدار که به آن seebeck می‌گویند و تابعی از دمای محل اتصال و ترکیب دو فلز است، مقدار دما بدست می‌آید.
برای ساخت ترموکوپل از فلزات گوناگونی استفاده می‌شود که محدوده رنج‌های متفاوتی را پوشش می‌دهند، معروف‌ترین آنها ( آهن/ کنستانتان، کروم/آلوم، مس/کنستانتان و پلاتین/رودیوم) است. ترموکوپل نیز مانند سنسور RTD در داخل یک محفظه استوانه قرار می‌گیرد تا به طور مستقیم با مواد شیمیایی در تماس نباشد.
ترموکوپل‌ها برای سنجش دماهای بسیار بالا بهترین گزینه هستند. اما بیش از 90 درصد RTDها برای دماهای زیر 400 درجه سانتی‌گراد طراحی شده‌اند. در مقابل، برخی از ترموکوپل‌ها را می‌توان تا دمای 25000 درجه سانتی‌گراد استفاده کرد. البته در مقابل باید ذکر کرد که RTDها دقت به مراتب بالاتری به نسبت ترموکوپل‌ها از خود نشان می‌دهند.
یکی دیگر از دسته‌بندی‌های رایج که برای ترانسمیترهای دما انجام می‌شود، جدا کردن آنها بر اساس نحوه اتصال است. سه نوع اتصال یا mounted برای ترانسمیتر دما طراحی شده که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم.
این نوع از اتصال که به ریلی معروف است برای نصب سوئیچ‌ها، رله‌ها و ترانسمیترها استفاده می‌شود. خود ریل که یک قطعه فلزی است فقط به عنوان پایه یا نگهدارنده قطعات استفاده می‌شود و پس از وصل شدن ترانسمیتر بر روی ریل، می‌تواند به پنل یا دیوار متصل شود. DIN مخفف Deutsches Institut fur Normung است، که موسسه آلمانی استانداردسازی است که برای اولین بار این مکانیسم را طراحی و از آن استفاده کرد. این مدل به دلیل اینکه سنسور بر روی آن نصب می‌شود، دیگر نیازی به ادوات مختلف جهت نصب به لاین اصلی ندارد و خودش به راحتی به پنل متصل می‌شود. آنها نسبت به ترانسمیترهای مقاوم در برابر نفوذ آب و گرد و غبار از دقت کمتری برخوردار هستند. یکی از معایب این نوع، استفاده از سیم‌کشی طولانی برای دستگاه است به همین دلیل جرو قدیمی‌ترین مدل‌های ترانسمیتر دما هستند. البته برخی از کمپانی‌ها همچنان به دلیل اشغال فضای کم توسط این ترانسمیترها با ایجاد یک لایه کاور پلاستیکی برای روی ریل و همچنین جمع کردن سیم‌پیچی در داخل کیس، سعی بر بهبود عملکرد آنها کرده‌اند.
این نوع از ترانسمیترها که با نام هد مونت یاد می‌شوند، در داخل محفظه یا بدنه ترانسمیتر قرار می‌گیرند. نام دیگر آنها یعنی ترانسمیتر Hockey Puck از کمپانی سازنده آن گرفته شده‌است. سنسور داخلی این دستگاه می‌تواند ترموکوپل یا RTD باشد؛ البته معمولا ترانسمیترهای هدمونت به صورت RTD دو سیمه تولید و استفاده می‌شوند.
این مدل فضای زیادی اشغال نمی‌کند و از طرفی نیازی به سیم‌کشی‌های طویل هم ندارد، به همین دلیل این مدل رایج‌ترین ترانسمیتر دما است. ترانسمیترهای هد مونت قابلیت متصل شدن به پروتکل HART را دارند و امکان کنترل و کالیبراسیون آنها از راه دور نیز ممکن است. یک لایه گالوانیکی محافظ در این نوع تعبیه شده که از ایجاد نویز جلوگیری می‌کند.
این نوع از ترانسمیترها در صنایع شیمیایی و عملیات‌های خاص و سنگین استفاده می‌شوند؛ دلیل آن این است که تمام عناصر اندازه‌گیری که شامل ترموکوپل یا RTD و همچنین تقویت‌کننده‌های سیگنال و صفحه نمایش هستند، در یک محفظه مقاوم و فولادی قرار گرفته است. این بدنه به طور مستقیم بر روی خط لوله‌های عملیات نصب می‌شود، حتی امکان نصب آنها در فضای باز نیز وجود دارد چون بدنه به صورتی طراحی شده که در مقابل نفوذ گرد و غبار و رطوبت بسیار مقاوم است.
برای اندازه‌گیری دما در صنعت، ابزار دقیق های مختلفی از قبیل انواع گیج دما یا ترمومترها و یا سنسورهای دما وجود دارد؛ اما سوال اینجاست که چرا ترانسمیتر دما به دقیق‌ترین این ابزارها برای سنجش دما تبدیل شده است؟
– سیگنال‌های تولیدی توسط ترانسمیترها امکان ارسال به محیط‌های بسیار دورتر از خود را دارند و دیگر انرژی مابین PLC و منبع حرارت به دلیل فاصله زیاد هدر نمی‌رود و مقدار به صورت کاملا صحیح ثبت می‌شود.
– ترانسمیترهای دما پیشرفت‌های قابل توجهی در دقت اندازه‌گیری، تطبیق‌پذیری، ایمنی و صرفه‌جویی در مخارج نصب و نگهداری به نسبت سایر هم نوعان خود دارند.
– سیگنال‌های خروجی از ترانسمیترهای دما با بسیاری از دستگاه‌های کنترل استاندارد سازگار است.
از دهه ۱۹۵۰ میلادی، زمانی که عرصه الکترونیک گسترش یافت، ترانسمیترها در هر صنعت بزرگی که سنسورهای دما وجود دارد استفاده شدند. امروزه نیز از انواع ترانسمترهای دما در صنایع شیمایی، هوافضا، انرژی، داروسازی، معدن، نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی، مدیریت و تصفیه آب و پسماند، آبکاری و… استفاده می‌شود.
همانطور که به دسته‌بندی‌های متفاوت ترانسمیتر دما اشاره کردیم؛ در زمان انتخاب نوع ترانسمیتر و خرید آن ممکن است دچار تردید شوید، به همین دلیل باید برخی موارد مانند محل نصب تمپرچر ترانسمیتر، محدوده دمای اندازه‌گیری، نوع سنسور داخلی، ولتاژهای خروجی و… دقت کنید.
همچنین همکاران ما آماده پاسخگویی به سوالات شما و مشاوره فنی در رابطه با خرید ترانسمیتر دما هستند.
